TECNOLOGIA RFID

RFID `e l’acronimo per Radio Frequency IDentification, cio`e identificazione tramite radiofrequenze. Nella sua componente macroscopica un sistema basato su RFID `

e composto da almeno un lettore (reader) e almeno un tag. I tag sono oggetti di dimensione, forme e materiali variabili che contengono un microchip e un’antenna (e una batteria nei casi di tag attivi). Attualmente i sistemi RFID di uso comune si dividono in quattro grandi categorie:

• sistemi LF (Low Frequency, 125 - 134 KHz): questi sistemi sono tipicamente utilizzati nell’identificazione di capi di bestiame o nell’identificazione umana tramite l’utilizzo di tag incapsulati in piccoli contenitori di vetro o materiale plastico e impiantati sotto pelle. Hanno una portata estremamente ridotta e possono contenere un numero molto limitato di dati. la loro distanza di funzionamento `e nell’arco dei centimetri.

• sistemi HF (High Frequency, ˜15 MHz): questi sistemi sono ampiamente in uso in biblioteche (tracking dei prestiti), tracciamento di gioielli, tracciamen- to di pallet, controllo di accesso agli edifici, tracciamento dei bagagli negli aeroporti e tracciamento di prodotti farmaceutici. I tag hanno una portata

ridotta rispetto alla versione UHF (decine di centimetri contro metri), devono essere posti parallelamente all’antenna del reader e devono essere mossi molto lentamente per facilitarne la lettura. I reader attuali sono dotati di controllo anticollisione e possono quindi leggere pi`u tag contemporaneamente. Non sono compatibili con i tag UHF. Hanno un costo ridotto rispetto ai sistemi UHF. Ecco una tabella che riporta i principali vantaggi e svantaggi dei sistemi HF. + I tag sono preattivati

+ Il lettore ha un costo inferiore + I tag hanno un costo inferiore

- I tag sono incompatibili con quelli UHF - Portata inferiore (decine di centimetri)

- Supporta una sola antenna, o interna o esterna

- Antenne esterne mediamente pi`u grandi a parit`a di portata rispetto a quelle UHF

• sistemi UHF (Ultra High Frequency, 860 - 960 MHz): questi sistemi sono frequentemente in uso in ambiti commerciali per via delle loro prestazioni su- periori. Laddove un sistema HF ha una portata massima di alcune decine di centimetri (con antenne molto grosse), un sistema UHF raggiunge facilmente le decine di metri (con antenne paragonabili o pi`u piccole). I sistemi uhf per- mettono inoltre l’identificazione dei tag in movimento. Sono usati tipicamente nei magazzini con merci molto ingombranti, negli scali navali e per l’identifica- zione del carico di camion. Grazie al fatto che sono in grado di leggere tag in movimento sono ampiamente usati nel controllo di accessi non invasivo, trami- te ‘varchi di accesso’ o antenne integrate nei pavimenti. Non sono compatibili con i tag HF. Hanno un costo pi`u elevato rispetto ai sistemi HF ma sono pi`u versatili. Ecco una tabella che riporta i principali vantaggi e svantaggi dei sistemi UHF.

+ Portata maggiore (1-2 metri)

+ Il lettore pu`o leggere anche tag in movimento + Supporta pi`u antenne multiplexate

+ I tag possono avere forme e dimensioni pi`u variabili rispetto a quelli HF + Antenne esterne mediamente pi`u piccole a parit`a di portata rispetto a quelle

HF

- I tag sono incompatibili con quelli HF - Ogni singolo tag va attivato

- A fronte della tecnologia pi`u performante, il lettore UHF ha un costo supe- riore ad uno HF

- I tag non funzionano se a contatto con la pelle o se tra loro e il lettore sono presenti dei liquidi

• sistemi ibridi: sono sistemi che integrano le varie tecnologie per avere il mas- simo della compatibilit`a.

Un’altra suddivisione la subiscono anche i tag:

• tag PASSIVI: i tag passivi sono i tag pi`u semplici, composti da un’antenna che, sfruttando la legge di induzione elettromagnetica, quando entra in un campo elettromagnetico variabile, tipicamente emesso dal reader, alimenta il chip a cui `e collegata (contenente un identificativo numerico) che trasmette tramite la stessa antenna il suo contenuto. La portata di questi tag dipende molto dalla loro dimensione, in quanto pi`u `e grande l’antenna, pi`u energia pu`o captare dalle onde radio emesse dal lettore. Possono avere varie forme e dimensioni. I tag HF hanno una forma tipicamente quadrata o rettangolare, mentre i tag UHF sono molto allungati e hanno meno restrizioni sulla forma finale (possono essere circolari, a ferro di cavallo, a bandierina, etc...)

• tag ATTIVI: i tag attivi, oltre all’antenna e al chip, sono dotati di alimentazio- ne propria, tipicamente delle batterie, e per questo non dipendono dalle onde radio del lettore per funzionare. Questo permette ai chip di essere molto pi`u complessi, immagazzinare molte pi`u informazioni e persino compiere semplici calcoli. Questi tag sono molto pi`u grossi di quelli passivi, pi`u che altro per via della fonte di alimentazione. La loro portata `e decisamente maggiore e possono funzionare in due modalit`a: classica (il reader richiede informazioni \il tag risponde inviandole) o ‘beacon’ (invio continuo a intervalli regolari, a prescindere che ci sia un reader nelle vicinanze oppure no)

Dalle descrizioni precedenti si pu`o evincere come un reader sia un ‘tranceiver’, in quanto `e sia un trasmettitore (che attiva il tag), sia un ricevitore (che riceve i dati inviati dal tag). Questi lettori, come gi`a accennato possono avere varie forme e dimensioni, e vanno da dimensioni assimilabili a quelle di un mouse fino a varchi di accesso o appunto sistemi integrati nei pavimenti che coprono diversi metri quadri. I lettori RFID possono inoltre avere un’antenna esterna, integrata o, nel caso UHF, pi`u antenne. Le varie antenne hanno vantaggi e svantaggi, elencati di seguito.

• ANTENNA ESTERNA:

+ Intercambiabile (possibilit`a di usare antenne di diverse fogge e dimensioni, anche integrate nei pavimenti)

+ Portata maggiore rispetto ad una antenna interna (fino a 40 cm nel caso HF, fino a 10 metri nel caso UHF)

+ Nel caso UHF, posso avere diverse antenne posizionate in vari luoghi che funzionano contemporaneamente

+ Possono essere direzionali o a zona, cio`e che rilevano un tag se entra nella zona delimitata dal loro perimetro o dal loro raggio d’azione

- Antenne decisamente grandi (da 10x10 cm a 25x25 cm)

- Il lettore ha un filo che collega l’antenna al modulo HF, riproponendo quindi il problema dei fili

• ANTENNA INTERNA

+ Il lettore `e composto da un solo componente eliminando cos`ı ogni filo - Portata ridotta

Un tipico esempio di sistema RFID `e quello mostrato in figura.

Figura 1.17: Sistema RFID

Da tutti questi dati si pu`o rilevare come i sistemi RFID siano molto versatili, ed `

e stato questo il motivo che ha spinto gli ideatori di Talking Paper ad usarla come tecnologia abilitante. I lettori possono essere sia Wired che Wireless e utilizzano vari protocolli di comunicazione:

• TECNOLOGIA WIRED: i lettori wired utilizzano le classiche connessione seriali COM (principalmente per il testing, la riprogrammazione o per appli- cazione custom), le connessioni USB (utilizzo normale. E’ da notare come la connessione USB sia semplicemente un convertitore USB-SERIALE) e le connessioni LAN (molto performanti, permettono di rimanere in contatto con lettori posizionati anche a distanze molto elevate dall’elaboratore dei dati). • TECNOLOGIA WIRLESS: i lettori wireless sfruttano tutta la gamma di con-

nessioni senza fili disponibili, dall’infrarosso al Wifi. Nel caso di lettori con connessione infrarosso, i lettori sono in grado di salvare i tag letti in una memoria interna per poi scaricare i dati in blocco su di un elaboratore che provveder`a a processarli. I lettori con connessione Bluetooth e Wifi, invece, permettono ai lettori di essere sempre in contatto con l’elaboratore: l’unica differenza degna di nota `e la maggior portata dei lettori Wifi rispetto a quelli Bluetooth.

Attualmente il sistema utilizza un lettore di tipo WIRED di cui riporto i dettagli tecnici in appendice.

Figura 1.18: Tag RFID HF

1.2

COMUNICAZIONE AUMENTATIVA E AL-